第八章 冷卻水

1、第八章 工業(yè)冷卻水裝置及運(yùn)行本章主要內(nèi)容1、概述（冷卻作用、冷卻水特點(diǎn)）2、冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備（直流冷卻水系統(tǒng)和 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、冷卻塔的構(gòu)造等）3、冷卻水系統(tǒng)中的平衡4、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的結(jié)垢及其控制5、循環(huán)冷卻水中微生物的危害及控制8.1 概述一、冷卻作用 工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中往往會(huì)產(chǎn)生大量熱量，使生產(chǎn)設(shè)備或產(chǎn)品的溫度升高，必須及時(shí)進(jìn)行冷卻，否則影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行、產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。 8.1 概述二、冷卻水特點(diǎn)1 水量巨大冷卻水量約占工業(yè)總用水量的9095。如一個(gè)年產(chǎn)萬(wàn)噸的合成氨廠，冷卻水量達(dá) ；一個(gè)萬(wàn)千瓦的火力發(fā)電廠，冷卻水量達(dá) ；一個(gè)年 產(chǎn) 噸 聚 丙 烯 的 化 工 廠，冷卻水

2、量達(dá)左右。 8.1 概述2 溫度升高，水質(zhì)變化不大 ，鹽類濃縮。鹽類濃縮導(dǎo)致腐蝕、結(jié)垢和微生物滋生等3工業(yè)用水節(jié)約的重要途徑 一套用水量約為 左右的冷卻裝置，采用循環(huán)水系統(tǒng)，每小時(shí)補(bǔ)充400500噸新鮮水即可，節(jié)水的效益非常顯著。8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備8.2.1 冷卻水系統(tǒng)主要的冷卻對(duì) 象 有 冷 凝 器、熱 交 換 器、 油 （氣 或 液 體） 冷 卻器、發(fā)電機(jī)組與壓縮機(jī)組、高爐、煉鋼與軋鋼機(jī)、化學(xué)反應(yīng)器等。冷卻水進(jìn)入這些設(shè)備，與熱壁接觸而被加熱。這種用水來(lái)冷卻工藝介質(zhì)的系統(tǒng)稱為冷卻水系統(tǒng)。冷卻水系統(tǒng)通常有兩種：直流冷卻水系統(tǒng)和循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。 8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備一 直流冷卻水系統(tǒng)直

3、流冷卻水：冷 卻 水 僅 通 過(guò) 換 熱 設(shè) 備 利 用 一 次 后 就 被 排 放 掉 。 直 流 冷 卻 水 系 統(tǒng) 通 常 用 水 量 很 大 ，水 經(jīng) 換 熱 設(shè) 備 后 的 溫 升 很 小 ， 而 排 出 水 的 溫 度 也 較 低 ， 水 中各 種 礦 物 質(zhì) 和 離 子 含 量 基 本 上 保 持 不 變 。 特點(diǎn)：投資 少 、 操 作 簡(jiǎn) 便 ， 對(duì) 水 質(zhì) 要 求 不 高 ， 但 取 水 量 大 ， 運(yùn) 行 費(fèi) 用高 ， 不 符 合 節(jié) 水 節(jié) 能 的 要 求 。 8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備二 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)分封閉式和敞開式兩種。 封閉式：冷卻水升溫后不與大氣直接

4、接觸，而在另一臺(tái)換熱設(shè)備中經(jīng)其 他 冷 卻 介 質(zhì)換熱降溫后再回用，以冷卻 高 溫 熱 介質(zhì)。敞開式：冷卻水升溫后通過(guò)冷卻塔 （池）來(lái)進(jìn)行的，冷卻水在循環(huán)過(guò)程中要與空氣接觸 8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備1 封閉式系統(tǒng)特點(diǎn)l須使用含鹽量很低的軟水或純水l不直接暴露于空氣中，水量損失少，水中各種礦物質(zhì)和離子含量一般也不發(fā)生變化，l溶解氧和雜質(zhì)含量極少，又不與陽(yáng)光接觸，不利于菌、藻等微生物生長(zhǎng)繁殖，l系統(tǒng)中的結(jié)垢和腐蝕較少發(fā)生，排污量也很小。該系統(tǒng)中的冷卻水不存在蒸發(fā)冷卻過(guò)程，只靠傳導(dǎo)散熱，冷卻效率很低，循環(huán)系統(tǒng)的基建造價(jià)和能耗高，一般只用于發(fā)電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)或有特殊要求的單臺(tái)工作設(shè)

5、備。 8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備2敞開式系統(tǒng)特點(diǎn)l冷卻水在循環(huán)過(guò)程中要與空氣接觸進(jìn)入灰塵顆粒。l部分水在通過(guò)冷卻塔 （池）時(shí)會(huì)被蒸發(fā)損失掉。l水中各種礦物質(zhì)和離子含量也會(huì)不斷濃縮增大。當(dāng)系統(tǒng)水中離子含量增大到一定值后，需排出部分污水，補(bǔ)充一定量的新鮮水。l目前得到廣泛應(yīng)用。這種系統(tǒng)與直流冷卻水系統(tǒng)相比，補(bǔ)充的新鮮水一般只是直流用水量的1/40左右，可節(jié)約大量冷卻水用量。8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備8.2.2 冷卻構(gòu)筑物冷卻構(gòu)筑物包括冷卻池和冷卻塔兩大類。 一 、冷卻池 冷卻池是利用天然或人工池塘、水庫(kù)等構(gòu)筑物來(lái)冷卻循環(huán)水。它利用自然蒸發(fā)使已吸收熱量的水冷卻后再循環(huán)使用。它的特

6、點(diǎn)是冷卻過(guò)程緩慢，效率低，冷熱水溫差小，且需很大的貯水量和占地面積。冷卻池分為天然冷卻池和噴水冷卻池兩類。 8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備二 、冷卻塔 冷卻塔是將生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)熱交換升溫后的冷卻水，通過(guò)與空氣直接接觸，由蒸發(fā)、傳導(dǎo)方式散熱降溫，或隔著換熱器器壁與空氣間接接觸的單純傳導(dǎo)方式散熱降溫的塔型冷卻構(gòu)筑物。 冷卻塔類型：干式、干濕式和濕式三種。 8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備l干式冷卻塔循環(huán)水不與空氣直接接 觸，而 是 在安裝于冷卻塔中的散熱器 內(nèi) 被 空 氣 冷卻，適用于某些密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)或不允許水分或特殊污染物散失的場(chǎng)合。 8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備l干濕式冷卻塔 溫度高的循環(huán)水先通過(guò)裝在塔頂

7、的盤管，以此來(lái)加熱將要出塔的濕空氣，使?jié)窨諝?“過(guò)熱”，以免出塔后形成水霧或水凌，影響環(huán)境。熱水出盤管后，再被引到配水裝置，噴淋到填料上與空氣進(jìn)行直接換熱。 l濕式冷卻塔水與空氣則進(jìn)行直接接觸換熱。8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備l 自然通風(fēng)式（風(fēng)筒）l 冷卻塔分為 機(jī)械通風(fēng)式l 混合通風(fēng)式l l 逆流式：水的流動(dòng)方向與氣的流動(dòng)方向相反l 橫流式：水的流動(dòng)方向與氣的流動(dòng)方向垂直 l 作水平流動(dòng)的。8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備l根據(jù)塔內(nèi)淋水裝置的不同，l冷卻塔可分 點(diǎn)滴式 薄膜式 噴水式 點(diǎn)滴薄膜式8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備風(fēng)筒式逆流冷卻塔配水系統(tǒng)；淋水填料；百葉窗；集水池；空氣分配區(qū)；風(fēng)筒；8.2 冷卻水系

8、統(tǒng)和設(shè)備配水系統(tǒng)；淋水填料；百葉窗；集水池；空氣分配區(qū)；風(fēng)筒；8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備鼓風(fēng)式逆流冷卻塔配水系統(tǒng)；淋水填料；集水池；空氣分配區(qū)；風(fēng)機(jī)；風(fēng)筒；除水器8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備引風(fēng)式逆流冷卻塔配水系統(tǒng)；淋水填料；百葉窗；集水池；空氣分配區(qū)；風(fēng)機(jī)；風(fēng)筒；除水器8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備引風(fēng)式橫流冷卻塔配水系統(tǒng)；淋水填料；百葉窗；集水池；空氣分配區(qū)；風(fēng)機(jī)；風(fēng)筒；除水器8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備混合通風(fēng)逆流冷卻塔配水系統(tǒng)；淋水填料；集水池；空氣分配區(qū)；風(fēng)機(jī)；風(fēng)筒；8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備玻璃鋼冷卻塔材質(zhì)：玻璃鋼冷卻水量：8500t/h（小型）水溫降幅：525度8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備三 、冷卻塔

9、的工藝構(gòu)造冷卻塔一般由通風(fēng)筒、配水系統(tǒng)、淋水裝置（淋水填料）、通風(fēng)設(shè)備、收水器和集水池等部分組成。（一）配水系統(tǒng)配水系統(tǒng)的作用將待冷卻的熱水均勻地分布到冷卻塔整個(gè)淋水面積上。8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備 若配水不均勻，淋水填料上水流密集的部分，通風(fēng)阻力增大，空氣流量就 少，水 的散熱冷 卻 效 果 就 差；而 水 流 過(guò) 少 的 部分，空氣流量大，許多氣流沒有充分發(fā)揮其攜熱能力即逸出塔外，從而影響全塔的冷卻效果。配水系統(tǒng)一般有管式、槽式和池式配水三種類型。8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備（二）淋水填料 是冷卻塔內(nèi)水、氣兩相進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)的效能核心，是影響冷卻塔熱力性能的主要組件。作用：將配水系統(tǒng)濺落下來(lái)的

10、熱水形成水膜或細(xì)小水滴，以增大水和空氣接觸表面積并延長(zhǎng)水在塔中的停留時(shí)間，創(chuàng)造良好的傳熱傳質(zhì)條件。淋水密度：衡量填料性能的重要 技 術(shù) 指 標(biāo)。 淋 水 密 度 增 大，填料厚度減小，塔體容積減小，冷卻塔造價(jià)也越低。 我 國(guó) 逆 流 冷 卻 塔 的 淋 水 密 度 為 （）， 國(guó)外有些 可 達(dá) 到 （）。8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備l填料還應(yīng)具有較大的比表面積，通風(fēng)阻力小，親水性強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性好，質(zhì)輕耐久，抗腐蝕，價(jià)廉易得，施工維護(hù)方便等特點(diǎn)。l填料分為點(diǎn)滴式、薄膜式和點(diǎn)滴薄膜式三種類型。（水被灑成的冷卻表面形式）8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備（三）風(fēng)筒、風(fēng)機(jī)、進(jìn)風(fēng)口風(fēng)筒起抽風(fēng)和

11、送濕熱空 氣 的 作 用。 筒 體 較高，可達(dá)150 以上，且多設(shè)計(jì)成雙曲線型筒壁。采用機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)，一般風(fēng)筒較低，在 左右。8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備 風(fēng)機(jī)機(jī)械通風(fēng)塔中一般用軸流風(fēng)機(jī)。軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)量大，風(fēng)壓小，可作短時(shí)間反轉(zhuǎn) 。它可用調(diào)整葉片角度來(lái)改變風(fēng)量與風(fēng)壓，使用方便。大中型塔 常 用 系 列 風(fēng) 機(jī)， 小型塔用 系列風(fēng)機(jī)。8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)風(fēng)口l冷卻塔進(jìn)風(fēng)口應(yīng)具備均勻良好的進(jìn)風(fēng)條件，減小氣流阻力。進(jìn)風(fēng)口面積大，進(jìn)口空氣流速小，有利于塔內(nèi)氣流均布和減小氣流阻力，但要增加塔身高度和造價(jià)；l反之，進(jìn)風(fēng)口面積太小，則易使塔內(nèi)氣流分布不均，阻力大，進(jìn)風(fēng)口渦流區(qū)大，影響塔的冷卻效果。l進(jìn)風(fēng)口應(yīng)

12、朝向當(dāng)?shù)叵募局鲗?dǎo)風(fēng)向。l進(jìn)風(fēng)百葉窗：一般在橫流塔進(jìn)風(fēng)口設(shè)置向塔內(nèi)傾斜成交角8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備（四）收水器 （除水器）l作 用 是 回 收 利 用 即 將出塔的 濕 空 氣 中 挾 帶 的 霧 狀 小 水滴。l在逆 流 塔 中 收 水 器 設(shè) 置 在 配水設(shè) 備 之 上，在 橫 流 塔 中 斜 放 在淋水填料的內(nèi)側(cè)。目前我國(guó)收水器的飄水率一般為循環(huán)水量的0.010.015，美國(guó)生產(chǎn)的 12型收水器其飄水率僅為循環(huán)水量的0.0005。l自然通風(fēng)塔可不裝收水器。風(fēng)速小，塔筒較高，一般水滴散失少。8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備（五）集水池l集水池設(shè)在冷 卻塔 塔 體下方，起 貯 存 和 調(diào) 節(jié) 冷 卻

13、 水 水 量 的 作用。l深度不小于。池底設(shè)深度為.0.5 的集水坑，并有大于0.5的坡度，坡向集水坑，以利于排污和放空?？觾?nèi)設(shè)排泥、放空管。l集水池設(shè)溢流管，四周設(shè)回水臺(tái)。8.2 冷卻水系統(tǒng)和設(shè)備（六）塔體起封閉和圍護(hù)作用。大中型塔中，主體結(jié)構(gòu)和填料支架用鋼筋混凝土或防腐鋼結(jié)構(gòu)，塔體外圍用混凝土大型砌塊或玻璃鋼裝配結(jié)構(gòu)。小塔用玻璃鋼。塔體形狀在結(jié)構(gòu)上有方形、矩形、圓形、雙曲線形等。8.3 冷卻水系統(tǒng)中的平衡一 水量平衡冷卻水在循環(huán)運(yùn) 行 過(guò) 程中，由 于 蒸 發(fā) （）、風(fēng) 吹 （）、排污 （）和滲漏 （） 四種水量損失，需不斷補(bǔ)充相應(yīng)數(shù)量的新鮮水。8.3 冷卻水系統(tǒng)中的平衡二 鹽平衡由于水的

14、蒸發(fā)是以不含鹽分的水蒸氣形式散失，水中的溶解固體和懸浮物逐漸積累，造成系統(tǒng)水中含鹽量增高。由于風(fēng)吹、排污和滲漏損失一部分高鹽水，而補(bǔ)充一部分低鹽水，使系統(tǒng)中的鹽份最后達(dá)到平衡。8.3 冷卻水系統(tǒng)中的平衡令 ，則jz（234）=B（1234）循環(huán)水中的含鹽量（極限值）補(bǔ)充水中的含鹽量稱k為濃縮倍數(shù)，常以Cl離子的比計(jì)。8.3 冷卻水系統(tǒng)中的平衡l濃縮倍數(shù)的大小反映水資源復(fù)用率的大小，是衡量循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行情況的一項(xiàng)重要指標(biāo)。l濃縮倍數(shù)過(guò)小，補(bǔ)充水量和水處理藥劑耗量較大，且容易因系統(tǒng)藥劑濃度不足而難以控制腐蝕。提高濃縮倍數(shù)不但可節(jié)約用水，而且也可減少隨排污而流失的藥劑量，因而節(jié)約了藥劑費(fèi)用。8.

15、3 冷卻水系統(tǒng)中的平衡l 濃縮倍數(shù)過(guò)大 （5）,節(jié) 約 的 排 污 水 量 變 化 不 大，而析出結(jié)垢和發(fā)生腐蝕的可能性增大，也不利于微生物的控制。l 選用合適的濃縮倍數(shù)，必須綜合考慮當(dāng)?shù)厮此|(zhì)、水處理藥劑情況和運(yùn)行管理?xiàng)l件等。l 操作時(shí)，不能任意改變補(bǔ)充水量和排污水量。8.4循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的結(jié)垢及其控制一、循環(huán)冷卻水中的沉積物沉積物：循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)有各種物質(zhì)沉積在換熱器的傳熱管表面，為沉積物。 主要由水垢、淤泥、腐蝕產(chǎn)物和生物沉積物構(gòu)成。8.4循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的結(jié)垢及其控制 水垢：水中溶解的硫酸鈣、硅酸鈣、硅酸鎂等，當(dāng)陰陽(yáng)離子的乘積超過(guò)本身的容積時(shí)，會(huì)生成沉淀沉積在傳熱表面上，為水垢。 污垢：淤泥、腐蝕產(chǎn)物和生物沉積又稱污垢。 由顆粒細(xì)小的泥沙、塵土、不溶性鹽類的泥狀物、膠狀的氫氧化物、雜物廢屑、腐蝕產(chǎn)物、油污、菌藻的尸體和黏性分泌物組成。8.4循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的結(jié)垢及其控制二、污垢的控制技術(shù)（一）補(bǔ)充水水質(zhì)的控制懸浮物含量小于5mg/L時(shí)才能用作補(bǔ)充水。（二）循環(huán)水水質(zhì)的控制1控制運(yùn)行的濃縮倍數(shù)2碳化處理：補(bǔ)充由冷卻塔中逸出的二氧化碳，使冷卻水中的鈣鹽以溶解度相對(duì)較高的重碳酸鹽存在。（三）酸化處理涂料表面處理。8